Matériaux pour SLS : guide

Dans le frittage sélectif par laser (SLS), le choix du matériau joue un rôle décisif pour déterminer non seulement la qualité de l’impression, mais aussi les performances, la durabilité, la finition et la conformité de la pièce. Le SLS est unique parmi les méthodes de fabrication additive car il utilise des thermoplastiques en poudre, souvent avec des additifs techniques, pour produire des pièces fonctionnelles sans support. En tant que technologie de fusion sur lit de poudre (PBF), la SLS repose sur des gradients thermiques contrôlés et un comportement précis de la poudre, ce qui rend le choix du matériau essentiel pour la répétabilité de l’impression et les propriétés mécaniques. Cela ouvre la porte à une gamme de matériaux optimisés pour tout, de la flexibilité à la résistance aux hautes températures.

Vous trouverez ci-dessous une comparaison complète des principaux matériaux utilisés dans l’impression 3D SLS, y compris les polymères courants, les options flexibles et les poudres à haute performance. Ce tableau est conçu pour aider les ingénieurs, les concepteurs et les équipes de production à évaluer rapidement les compromis et les avantages de chacun.

Tableau comparatif des matériaux SLS

Matériau	Description et propriétés	Applications clés	Pour	Limites
PA12 (Nylon 12)	Thermoplastique de qualité technique offrant une excellente résistance mécanique et chimique	Pièces fonctionnelles, boîtiers, gabarits, prototypes	Résistant, indéformable, bonne stabilité au vieillissement (résistance modérée aux UV)	Flexibilité limitée, fragilité sous certaines charges
PA11	Nylon biosourcé à partir d’huile de ricin, offrant une meilleure résistance aux chocs et une plus grande flexibilité que le PA12.	Articles de sport, orthèses, automobile	Renouvelable, ductile, forte élongation	Coût légèrement plus élevé, absorbe plus d’humidité que le PA12
TPU	Elastomère de polyuréthane flexible, idéal pour la production de pièces souples ressemblant à du caoutchouc	Joints, pièces d’usure, amortisseurs de chocs	Elastique, résistant à l’usure, absorbant les chocs	Nécessite des paramètres finement ajustés, des détails de surface limités ; le comportement mécanique dépend fortement de l’épaisseur de la paroi, ce qui limite les caractéristiques ultrafines.
PP (Polypropylène)	Léger, chimiquement inerte et résistant à la fatigue	Conteneurs, applications chimiques, charnières vivantes	Faible densité, excellente résistance chimique	Risques de déformation, liaison entre les couches plus faible que pour les matériaux PA
PA12 CF	PA12 chargé de fibres de carbone offrant une grande rigidité et un poids réduit	Pièces structurelles, supports, éléments porteurs	Léger, rigide, thermiquement stable	Plus cassant, très abrasif pour les recouvreurs et le matériel interne
PA11 ESD	PA11 dissipateur d’électricité statique, utilisé dans l’électronique et les environnements ATEX	Boîtiers électroniques, pièces à sécurité ESD	La résistivité se situe généralement dans la plage 10⁶-10⁹ Ω, ce qui convient aux environnements EPA/ESD.	Application de niche, coût plus élevé
PA12 Lisse	Variante PA12 optimisée pour les finitions de surface lisses	Concevoir des modèles, des pièces d’utilisation finale avec un attrait visuel	Une belle finition directement de l’imprimante	Profil mécanique similaire à celui du PA12 standard
L’AP flexible	Nylon modifié offrant une flexibilité limitée par rapport au TPU mais plus résistant que les élastomères.	Pièces semi-rigides, boutons-pression, clips	Équilibre entre rigidité et flexibilité	Pas totalement élastique, spécifique à l’application
PA12 rempli de verre	Renforcé par des fibres de verre pour une meilleure stabilité dimensionnelle	Pièces mécaniques de précision, boîtiers	Grande rigidité, stabilité thermique ; meilleure précision dimensionnelle sous charge	Plus fragile, usure accrue de la machine en raison de l’abrasivité de la fibre de verre

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Notes sur la manipulation des poudres et les taux de rafraîchissement

Chaque poudre SLS se comporte différemment en termes de taux de rafraîchissement, c’est-à-dire la proportion de nouvelle poudre qui doit être mélangée au matériau utilisé lors d’une impression précédente. Par exemple :

Le PA12 et le PA11 permettent généralement des taux de réutilisation élevés (jusqu’à 70-80%) avec une dégradation minimale,

Le TPU peut nécessiter un remplacement plus fréquent de la poudre en raison de sa nature hygroscopique,

Les poudres renforcées ou spécialisées nécessitent souvent un contrôle plus strict du processus et des pourcentages de réutilisation plus faibles pour garantir la cohérence. Le TPU a également tendance à s’agglutiner s’il est mal stocké, ce qui peut nuire au recouvrement et provoquer des défauts de surface.

Un stockage, un tamisage et une constance thermique appropriés sont essentiels pour maintenir les performances sur plusieurs cycles.

Choisir en fonction de l’application

Bien que les propriétés des matériaux soient importantes, c’est le cas d’utilisation prévu qui doit guider le choix. Par exemple :

Les variantes remplies de verre sont excellentes pour la stabilité, mais pas lorsque la résistance aux chocs est cruciale.
si vous avez besoin de pièces encliquetables ou d’une flexibilité à parois fines, le PA11 ou le TPU sont mieux adaptés,
pour des surfaces esthétiques avec un post-traitement minimal, optez pour le PA12 Smooth,
si votre objectif est la résistance mécanique tout en réduisant le poids, le PA12 chargé de fibres de carbone est idéal ; pour une rigidité maximale plutôt qu’une résistance aux chocs, le PA12 chargé de verre peut être préférable,

Conclusion

Il n’existe pas de matériau unique pour l’impression SLS – la poudre idéale dépend d’un équilibre entre les exigences mécaniques, l’état de surface, la conformité et le coût. Ce guide devrait servir de cadre de référence rapide pour la sélection des matériaux dans tout flux de travail SLS, qu’il s’agisse de prototypage, de production en petites séries ou de pièces fonctionnelles destinées à une utilisation finale.

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